一文詳解負(fù)反饋放大電路

目錄：

• 一、簡介
• 二、負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)
• 1、負(fù)反饋概述
• 2、運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路組態(tài)分析
• 三、負(fù)反饋放大電路引入正反饋
• 四、負(fù)反饋放大電路的總結(jié)與計(jì)算
• 五、附錄

一、簡介

分母上等于0，Af無窮大=Xo/Xi，Xo有限，那么Xi=0。放大電路沒有輸入信號時(shí)也有輸出，這種叫做放大電路的自激。

由上述分析可知，|1+AF|對負(fù)反饋放大電路的性能有很大影響。

|1+AF|的值越大，反饋放大器的增益越小，它是衡量負(fù)反饋程度的一個(gè)重要指標(biāo)，把|1+AF|定義為反饋深度。

若|1+AF|>>1，則Af=1/F，這叫做深度負(fù)反饋。對于深度負(fù)反饋，與基本放大電路似乎無關(guān)，這個(gè)表達(dá)式成立的前提是環(huán)路增益的值很大，其中主要是反饋系數(shù)很大。

R2把輸入和輸出連接在一起，很明顯是有反饋的;

如上圖得到瞬時(shí)極性，Ud=U+-U-，U+和U-的相位一致，有反饋就需要減去U-，沒有反饋就不需要減了，所以這是負(fù)反饋。

放大器A工作在線性區(qū)，虛短、虛斷成立。

二、負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)

1、負(fù)反饋概述

負(fù)反饋放大電路從輸入端的接入電路的方式可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋，從輸出端的取樣方式可以分為電壓反饋和電流反饋。

簡單的區(qū)分方法：

在輸入端，如果反饋信號和輸入信號接在同一輸入端的話就是以電流的形式參與計(jì)算，是并聯(lián)負(fù)反饋，如果反饋信號和輸入信號接在放大電路的不同端子上的話，那么就是以電壓形式參與運(yùn)算，是串聯(lián)負(fù)反饋;

若輸出端的反饋取樣點(diǎn)跟輸出端在同一點(diǎn)的話就是電壓反饋，不在同一點(diǎn)的話就是電流反饋。

(2)電壓電流的判斷

電壓電流反饋是指反饋信號取自輸出信號(電壓或電流)的形式。電壓反饋以圖4為例，反饋電壓uF是經(jīng)R1、R2組成的分壓器由輸出電壓uO取樣得來。反饋電壓是輸出電壓的一部分，故是電壓反饋。在判斷電壓反饋時(shí)，可以采用一種簡便的方法，即根據(jù)電壓反饋的定義——反饋信號與輸出電壓成比例，設(shè)想將放大電路的負(fù)載RL兩端短路，短路后如使uF=0(或IF=0),就是電壓反饋。

電流反饋以圖5為例, 圖中反饋電流iF為電阻R1和R2對輸出電流iO的分流，所以是電流反饋。另一種簡方法就是將負(fù)載RL開路(RL=∞)，致使iO=0,從而使iF=0,即由輸出引起的反饋信號消失了，從而確定為電流反饋。

下面的方法更好記憶：

將負(fù)載短路，也就是將RL短路，如果反饋信號還存在，就是電流負(fù)反饋;如果反饋信號為0，就是電壓負(fù)反饋。

在運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路中，反饋引回到輸入另一端則為串聯(lián)反饋如圖4，圖中uD與uF串聯(lián)連接;如果引回到輸入另一端則為

并聯(lián)反饋如圖5，圖中iD與iF并聯(lián)連接。

電流負(fù)反饋和電壓負(fù)反饋是作用于輸出端，電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流，增加輸出電阻，電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓，減小輸出電阻。

串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋是作用于輸入端，串聯(lián)負(fù)反饋增加輸入電阻，并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。

2、運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路組態(tài)分析

以下守于運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路的四種方式：

1)并聯(lián)電壓負(fù)反饋

圖1(a)是反相比例運(yùn)算電路。從反饋類型來看，反饋電路自輸出端引出而接到反相輸入端。設(shè)輸入電壓μi為正，則輸出電壓μo為負(fù)。此時(shí)反相輸入端的電位高于輸出端的電位.輸入電流和反饋電流的實(shí)際方向即如圖1(a)中所示.差值電流即削弱了凈輸入電流(差值電流)，故為負(fù)反饋。

反饋電流取自輸出電壓(即負(fù)載電壓) ,并與之成正比，故為電壓反饋。反饋信號與輸入信號在輸人端以電流的形式作比較,兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋。因此,反相比例運(yùn)算電路是引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋的電路。由前面討論可知，電壓負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定輸出電壓，并聯(lián)反饋電路則降低輸入電阻。反饋系數(shù)F由定義式得出：其中XF為反饋電流，所以反饋系數(shù) ?？梢姡答佅禂?shù)具有電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))的量綱，稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)。

2)串聯(lián)電壓負(fù)反饋

由1(b)是同相比例運(yùn)算電路。從反饋類型來看，反饋電路自輸出端引出接到反相輸人端，面后經(jīng)電阻RL接“地”。設(shè)為正，則也為正.此時(shí)反相輸入端的電位低于輸出端的電位，但高于“地”電位， 和的實(shí)際方向與電路中的參考方向相反。經(jīng)RF和R1分壓后.反饋電壓= —R1它是的一部分。由輸人端電路可得出，差值電壓，即削弱了凈輸入電壓(差值電壓)，故為負(fù)反饋。反饋電壓取自輸出電壓 ，并與之成正比，故為電壓反饋。反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式作比較.兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。因此，同相比例運(yùn)算電路是引入串聯(lián)電壓負(fù)反饋的電路。

反饋系數(shù)F由定義式 得 電壓負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定輸出電壓，串聯(lián)反饋電路則有很高的輸入電阻。

3)串聯(lián)電流負(fù)反饋

首先分析圖1(C)示的電路的功能。從電路結(jié)構(gòu)看它是同比例運(yùn)算電路，故輸出電流由上列兩式得出

可見輸出電流與負(fù)載RL無關(guān)，因此圖1(C)是一同相輸入恒流源電路，或稱為電壓—電流變換電路。改變電阻R的阻值，就可以改變 的大小 。

其次分析反饋類型。參照上述的同相比例運(yùn)算電路可知，圖1(c)的電路也引入了負(fù)反饋。反饋電壓 取自輸出電流(即負(fù)載電流)并與之成正比，故為電流反饋。反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓形式作比較()，兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。因此，同相輸入恒流源電路是引入串聯(lián)電流負(fù)反饋的電路。

可見，反饋系數(shù)F具有電阻的量綱，稱為互阻反饋系數(shù)。

4)并聯(lián)電流負(fù)反饋

首先分析圖1(d)所示電路的功能。由圖可得出， 設(shè) ，則得 輸出電流 可見輸出電流與負(fù)載RL無關(guān)，因圖1(d)是反相輸入恒流源電路。改變電阻RF或R的阻值，就可以改變 的大小。

其次分析反饋類型。設(shè) 為正，即反相輸入端的電位為正，輸出端的電位為負(fù)。此時(shí)，和的實(shí)際方向即如圖中所示，差值電流 ，即削弱了凈輸入電流，故為負(fù)反饋。反饋電流取自輸出電流，并與之成正比，故為電流反饋。反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式作比較()，兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋，因此，反相輸入恒流源電路是引入并聯(lián)電流負(fù)反饋的電路。

總之，從上述四個(gè)運(yùn)算放大器電路可以看出：

(1)反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋;從負(fù)載電阻 的靠近地端引出的，是電流反饋;

(2)輸入信號和反饋信號分別加在兩個(gè)輸入端(同相和反相)上的是串聯(lián)反饋;加在同一個(gè)輸入端(同相或反相)上的是并聯(lián)反饋;

(3)反饋信號使凈輸入信號減小的，是負(fù)反饋。

至于負(fù)反饋對放大電路工作性能的影響，如降低放大倍數(shù)、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、改善波形失真、展寬通頻帶以及對放大電路輸入電阻和輸出電阻的影響，和在分立元件放大電路中所述相同。

5)示例：

例1: 試判別圖2(a)和(b)兩個(gè)兩級放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的各是何種類型的反饋電路。

解:(1)在圖2(a)中，從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1同相輸入端的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋：

a. 反饋電路從A2的輸出端引出，故為電壓反饋;

b. 反饋電壓和輸入電壓分別加在A1的同相和反相兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋;

c. 設(shè)為正，則為負(fù)，為正。反饋電壓使凈輸入電壓 減小，故為負(fù)反饋。

(2)在圖(b)中，從負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引入至A1同相輸入端的是并聯(lián)電流負(fù)反饋電路：

反饋電路從RL的靠近“地”端引出，故為電流反饋;

反饋電流和輸入電流加在A1的同一個(gè)輸入端，故為并聯(lián)反饋;

設(shè)為正，則 為負(fù)，為正。A1同相輸入端的電位高于a點(diǎn)，反饋電流的實(shí)際方向即圖中所示，它使凈輸入電流減小，故為負(fù)反饋。

三、負(fù)反饋放大電路引入正反饋

在引入負(fù)反饋的同時(shí)，引入適當(dāng)?shù)恼答仯梢杂行У卦龃筝斎腚娮琛?/p>

在阻容耦合放大電路中，常在引入負(fù)反饋的同時(shí)，引入合適的正反饋，通常它們的目的具有一致性。

例如，在圖所示電路中，為保證耦合電容C1有自身的充放電回路，R1+R2必須接入，但因此降低了放大電路的輸入電阻。分析時(shí)電容C1、C2對于交流信號均可視為短路，可知其存在兩路反饋，第一路為輸出電壓通過R4和并聯(lián)電阻R2//R3分壓后接到反相輸入端，是電壓串聯(lián)負(fù)反饋;另一路為通過C2和R1接同相輸入端，所引入的是正反饋。

第一路串聯(lián)負(fù)反饋增大了輸入電阻，并使運(yùn)放穩(wěn)定工作。另一路正反饋雖然在某些方面削弱了負(fù)反饋的影響，但在增大輸入電阻這一點(diǎn)上與前者目的相同。若斷開C2，則正反饋不存在，因?yàn)閺募蛇\(yùn)放同相輸入端看進(jìn)去的等效電阻無窮大，所以電路的輸入電阻約為(R1+R2)。而引入正反饋后， R2和R3并聯(lián)，從集成運(yùn)放同相輸入端看進(jìn)去的等效電阻仍趨于無窮大，R1中的電流

R1等效到放大電路輸入端的電阻為

在負(fù)反饋?zhàn)銐蛏畹那闆r下，

因而將比R1增大許多倍(視反饋深度大小)，從而使整個(gè)放大電路的輸入電阻不致因R1支路的存在而降低。這種通過引入正反饋提高輸入電阻，從而提高輸入電壓的方法稱為“自舉”，這類電路因而稱為自舉電路。

圖示 引入正反饋的自舉電路

四、負(fù)反饋放大電路的總結(jié)與計(jì)算

為了改善放大電路的某些性能應(yīng)加入的負(fù)反饋類型：

性能的改善或改變都與反饋深度(1+AF)有關(guān)，且以犧牲放大倍數(shù)為代價(jià)。反饋深度愈大，對放大電路放大性能的改善程度也愈好。但反饋過深容易引起自激振蕩，使放大電路無法進(jìn)行放大。

串聯(lián)負(fù)反饋Xi≈Xf

并聯(lián)負(fù)反饋Ii≈If